6. Информационно-дидактический блок Краткая теория Транслятор, компилятор, интерпретатор

Программы, написанные на языке программирования, в компьютере должны обязательно проходить процесс преобразования или трансляции. Осуществляется это с помщью специальных программ (трансляторов).

Транслятор (англ. translator - переводчик) – это программа-переводчик. Она преобразует программу, написанную на одном из языков высокого уровня, в программу, состоящую из машинных команд.

Трансляторы реализуются в виде компиляторов или интерпретаторов. С точки зрения выполнения работы компилятор и интерпретатор существенно различаются.

Компилятор (англ. compiler – составитель, собиратель) читает всю программу целиком, делает ее перевод и создает законченный вариант программы на машинном языке, который затем и выполняется (файл с расширением .ЕХЕ).

Интерпретатор (англ. interpreter – истолкователь, устный переводчик) переводит и выполняет программу строка за строкой.

После того как программа откомпилирована, ни сама исходная программа, ни компилятор более не нужны. В то же время программа, обрабатываемая интерпретатором, должна заново переводиться на машинный язык при каждом очередном запуске программы. Откомпилированные программы работают быстрее, но интерпретируемые проще исправлять и изменять.

Turbo Pascal ориентирован либо на компиляцию, либо на интерпретацию. Для разработки тестирования программы можно воспользоваться интерпретатором, а затем откомпилировать, а затем откомпилировать отлаженную программу, чтобы повысить скорость ее выполнения.

Исторические сведения о языке «Паскаль»

Язык программирования Паскаль получил свое название в честь великого французского математика и физика Блеза Паскаля, который в 1642 году изобрел машину для арифметических операций, так называемое «паскалево колесо». В конце 1968 г. профессор Никлаус Вирт и его сотрудники из швейцарского федерального института технологии в Цюрихе разработали первую версию языка Паскаль. Спустя два года – первый вариант компилятора. В 1971 г. Н.Вирт выпустил описание языка.

Создавая Паскаль Никлаус Вирт преследовал две цели:

• во-первых, разработать язык пригодный для обучения программированию как систематической дисциплины;

• во-вторых, реализация языка должна быть эффективной и надежной.

Одним из достоинств языка Паскаль является то, что он полностью воплотил в себя идею структурного программирования, суть которой заключается в том, что с помощью нескольких конструкций можно выразить в принципе любые алгоритмы.

Запуск языка «Паскаль»

Запуск интегрированной среды версии компилятора Borland Pascal 7.0, которая работает в защищенной режиме DOS, осуществляется следующим образом:

а) если среда программирования инсталлирована в системе Windows:

Пуск→Программы→ Borland Pascal→ BP(Borland Pascal)

б) если среда программирования не инсталлирована в системе Windows или вы работаете в системе DOS:

Активировать каталог, где находится программа BP.exe. Выделить ее и нажать клавишу Enter.

Интерфейс программы

После загрузки редактора можно в рабочем поле набирать программу или корректировать ее с помощью клавиатуры или пунктов меню. Строка главного меню расположена в верхней части экрана:

К нопка, закрывающая окно программы. Стрелка для увеличения размера окна

Турбо-среда предоставляет удобные средства работы с программой: ее хранение, запуск на счет, отладку и т. д. Доступ к этим средствам осуществляется через главное меню, которое состоит из следующих опций:

File	Позволяет выполнять все основные операции с файлами (создавать новые, загружать имеющиеся, сохранять созданные и отредактированные файлы и т.п.)
Edit	Позволяет выполнять все основные операции редактирования текста (копировать, восстанавливать, удалять фрагменты текста, а так же восстанавливать первоначальный вариант редактируемого текста)
Search	Позволяет осуществлять поиск фрагментов текста и при необходимости производить замену найденного фрагмента новым
Run	Позволяет запускать программу, находящуюся в рабочей зоне, а также при необходимости пошагово выполнять данную программу или ее часть
Compile	Позволяет осуществить компиляцию программы, кото­рая находится в рабочей зоне
Debug	Содержит команды, облегчающие процесс поиска оши­бок в программе
Tools	Позволяет выполнять некоторые программы, не выходя из Среды Турбо Паскаля
Options	Позволяет установить необходимые для работы пара­метры компилятора и самой среды
Windows	Позволяет выполнять все основные операции с окнами (открывать, закрывать, перемещать, изменять размер)
Help	Позволяет получить имеющуюся в системе справочную информацию. Необходимое подчиненное меню активизируется (открывается)

Для перехода в верхнее меню нужно нажать клавишу F10.

Выйти из подчиненного меню можно, нажав клавишу [ESC].

Выход из Турбо-среды осуществляется нажатием Alt+X.

Удобным способом создания новых программ является модификация ранее созданных. Основной формой хранения текста программы являются файлы. Для этого необходимо научиться записывать программы в файлы, читать из файлов и т. д. Для этого необходимо пользоваться опциями подменю File:

New	Новый файл	Очищает память редактора и переводит его в режим создания нового файла. Вновь создаваемому файлу присваивается имя NONAME.PAS, которое можно изменить при записи файла на диск
Open	F3 Читать файл	На экране появится окно со списком файлов. В нем можно выбрать необходимый файл, который загружается в память редактора Турбо-Паскаль и таким образом делает его доступным для возможных изменений, а также прогона или отладки программы
Save	F2 Сохранить файл	Переписывает файл из памяти редактора на диск. Файл записывается под своим именем, однако, если к этому моменту имя файла было NONAME.PAS, среда запросит, хотите ли Вы его переименовать. Опцию можно вызвать из режима редактирования с помощью клавиши F2
Save as	Сохранить с новым именем	Переименовывает редактируемый файл и записывает его на диск под новым именем
Save all	Сохранить все в окнах	Записывает содержимое всех окон редактора в соответствующие дисковые файлы
Change dir	Смена каталога	Позволяет изменить установленный по умолчанию диск и/или каталог
Print/Print setup...	Печать файла	Позволяет напечатать файл на принтере
DOS shell	Выход в DOS	Позволяет временно выйти из Турбо-Паскаля без выгрузки его из памяти. После такого выхода вы получаете доступ ко всем командам операционной системы DOS. Для возврата в Турбо-Паскаль достаточно ввести команду EXIT, и экран тотчас же окажется в том состоянии, которое было перед вызовом этой опции
Exit	Alt-X Выход	Осуществляет выход из Турбо-Паскаля и выгрузку его из памяти. Эту опцию можно вызвать непосредственно из режима редактирования с помощью комбинации ALT+X

Текстовый редактор

Ввод программы в компьютер представляет собой ввод текста в компьютер. При наборе текста программы полезно пользоваться следующими «горячими» клавишами:

Ins (Ctrl+V)	изменение режима «Вставка/Замена»
Del	удаление символа над курсором
BackSpase	удаление символа перед курсором
Home/ End	перенос курсора в начало/конец текущей строки
PgUp/PgDn (Ctrl+R/C)	перенос курсора на предыдущую/следующую страницу файла (программы)
Ctrl+PgUp/PgDn	перенос курсора в начало/конец файла
Ctrl+ Home/ End	перенос курсора в начало/конец экрана
Left/ Right	перенос курсора на один символ влево/вправо
Ctrl+ Left/ Right	перенос курсора на одно слово влево/вправо
Ctrl+W/Z	экран сдвигается вверх/вниз по тексту (при этом курсор неподвижен)
Shift+Left/ Right	выделение символов слева/справа от текущего символа
Shift +Up/Dn	выделение строк вниз/вверх от текущей строки
Ctrl+Y	удаление текущей строки
Alt+ BackSpase	восстановление удаленной информации
Ctrl+T	удаление слова справа от курсора
Ctrl+Q+Y	удаление части строки от курсора до конца строки
Ctrl+N	вставка строки
Ctrl+Ins	копирование выделенного блока в буфер обмена
Shift+Ins	вставка информации из буфера обмена
Shift+ Del	перенос выделенного блока в буфер обмена (удаление с сохранением в памяти)
Ctrl+ Del	полное удаление выделенного блока
F5/F6	перемещение по открытым окнам с программами
Alt+ F3	закрытие текущего окна
F5	развернуть окно на весь экран
Ctrl-F2	удаление голубой полосы
Ctrl+F8	удаление красной полосы

Выполнение программы

Турбо-Паскаль позволяет выводить на экран несколько окон с программами одновременно. Выполнять можно программу, которая находится в активном (текущем) окне. Признак активного окна — двой­ная рамка вокруг него.

Для выполнения программы надо выйти в меню и в пункте Run выполнить команду Run (или одновременно нажать клавиши Ctrl + F9. Система сначала запускает транслятор (интерпретатор), который переводит программу с Паскаля на язык машинных кодов и ищет синтаксические ошибки в программе. Если ошибки найдены, то программа не будет выполняться, произойдет возврат в редактор. Поверх текста программы появляется красная строка с сообщением об ошибке. После нажатия Esc окно исчезает, курсор устанавливается в строку с ошибкой. Для получения информации об ошибке надо нажать Ctrl+F1.

Когда все ошибки исправлены, программа начинает выполняться. Просмотреть результаты работы можно, нажав Alt+F5 (выводится окно пользователя). Возврат обратно в окно редактора – нажатие любой клавиши.

Прерывание работы «зацикленной» программы - Ctrl +Break.

Основные понятия:

алфавит Turbo Pascal:

• латинские буквы от A до Z

• арабские цифры 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9

• знаки препинания . , : ; ..

• знаки арифметических операций + – * /

• знаки логических операций > < = >= <= <>

• специальные символы ( ) { } [ ] ' := (* *)

Основные элементы Паскаля:

Идентификатор – последовательность латинских букв, арабских цифр, знаков подчёркивания. Начинается с латинской буквы. Длина до 127 символов. Используется в качестве имён переменных, меток, программ и подпрограмм. Нельзя в качестве идентификаторов использовать зарезервированные слова.

Зарезервированные слова – слова, используемые в операторах, названиях операций, функций и т. п. Всего их около 80. Например, begin, sin, while.

Константы – это величины, которые не могут менять своего значения в процессе выполнения программы.

В качестве констант могут использоваться числа, логические константы, символы и строки символов.

Целые числа записываются со знаком или без него по обычным правилам и могут иметь значение от –2147483648 до +2147483647.

Вещественные числа записываются со знаком или без него с использованием десятичной точки и/или экспоненциальной части. Экспоненциальная часть начинается символом е или Е, за которым могут следовать знаки «+» или «-» и десятичный порядок. Символ е (Е) означает десятичный порядок и смысл «умножить на 10 в степени». Например, запись 3.14Е5 означает 3,14 × 10⁵ ,а запись -17е-2 – это -17× 10^-2.

Логическая константа – это либо слово FALSE (ложь) либо слово TRUE (истина). 

Символьная константа – это любой символ, заключенный в апострофы:

'z' – символ z;

'ф' – символ ф.

Строковая константа – последовательность символов, заключенная в апострофы. Если в строке нужно указать сам символ апострофа, он удваивается, например:

' Это - строка символов ';

' That''s string'.

Описание констант начинается со служебного слова const. Далее пишется имя, которое мы дали данной величине и после знака равенства пишется конкретное значение данной величины.

Const

<Имя константы>=<значение константы>;

Переменные – это величины, которые могут менять свое значение в процессе выполнения программы или их конкретное значение изначально не определено.

Выражение – последовательность переменных и числовых констант, объединённых знаками арифметических (арифметическое выражение, например, Pi*r+1/2.5, Х/5 + 2.5 0) или арифметических и логических операций (логические выражения, например, Х + 2.5 = 0, x+1>=12). Выражения всегда записываются в строчку, указывая все арифметические операции, включая знак умножения (например, математическое выражение записывается – (X+Y)/2.5-3*Sqrt(X*X-Y*Y)). Математическое уравнение y=–3x³+0,475x–45,5 записывается – y:=–3*x*x*x+0.475*x–45.5);

Комментарии – это пояснения, вставляемые в текст программы. Комментарий - любой текст, заключённый в { } или (* *). Комментарии не выполняются программой.

Оператор – это инструкция, которую должен выполнить Turbo Pascal. Программа состоит из последовательности операторов.

Операторы. Исполняемые операторы должны заканчиваться – ; Существует несколько типов операторов:

Оператор присваивания – это последовательность из переменной, знака присваивания (:=) и арифметического выражения. Например, x:=x+1;

Структурный оператор – это оператор, состоящий из нескольких зарезервированных слов и логических проверок. К ним относятся операторы циклов и условные операторы.

Нестандартные операторы – это подпрограммы, оформленные стандартным образом и записанные в библиотеки (модули). Вызываются при указании имени и параметров.

Составной оператор – это группа операторов, заключённая между begin … end;

Begin

Оператор 1; Оператор 2; … Оператор n;

End;

Пустой оператор – оператор Begin End;, не выполняющий никакого действия.

Встроенные стандартные математические функции, используемые в Turbo Pascal.

Используются в арифметических выражениях.

Функция	Назначение	Тип аргумента	Тип функции
Abs(x)	Вычисление абсолютного значения x	вещественный целый	вещественный целый
sqr(x)	Вычисление квадрата x	вещественный целый	вещественный целый
sqrt(x)	Вычисление квадратного корня из x	вещественный целый	вещественный вещественный
sin(x)	Вычисление синуса x	вещественный целый	вещественный вещественный
cos(x)	Вычисление косинуса x	вещественный целый	вещественный вещественный
arctan(x)	Вычисление арктангенса x	вещественный целый	вещественный вещественный
exp(x)	Вычисление экспоненты (числа e=2,71828…) в степени x	вещественный целый	вещественный вещественный
ln(x)	Вычисление натурального логарифма x	вещественный целый	вещественный вещественный
log(x)	Вычисление десятичного логарифма x	вещественный целый	вещественный вещественный
Pi	Число 	нет	вещественный

Структура программы:

Заголовок программы (необязателен)		Program <имя>;
Раздел описаний	Список используемых модулей	Uses ...;
	Метки	Label ...;
	Константы	Const ...;
	Типы	Type ...;
	Переменные	Var ...;
	Процедуры	Procedure ...;
	Функции	Function ...;
Раздел операторов		Begin <Операторы программы> End.

Раздел меток (label)

Любой выполняемый оператор может быть снабжен меткой – положительной константой, содержащей не более 4-х цифр. Метка отделяется от оператора двоеточием. Все метки, встречающиеся в программе, должны быть описаны в разделе label. Общий вид:

label l1, l2, l3…;

здесь l1, l2, l3… - метки.

Раздел типов (type)

Если в программе вводится тип, отличный от стандартного, то этот тип описывается в разделе type:

type t1=<вид типа>;

t2=<вид типа>;

. . . . . . .

где t1 и t2 – идентификаторы вводимых типов.

 

Пример.

Type color=(red, yellow, green, blue);

 

Здесь описан тип color, задаваемый перечислением значений.

Переменные. Описание переменных

Все переменные должны быть описаны с указанием типа:

Var a, b : integer ;

f, d, c : real ;